钛合金不仅自身的化学性质极为活泼,而且通常含有大量的高活性、易挥发的合金元素.因此,探索利用电磁感应熔炼与电磁约束技术,实现钛合金铸件模壳软接触的定向凝固成型具有重要的应用背景与理论研究价值.该文以理论建模及计算机模拟为研究手段,应用电磁场冶金理论与凝固传输统一模型化理论,自行编制了的铸件定向凝固传输数值模拟程序,结合现有ANSYS 6.1软件的电磁场有限元分析,对钛合金铸件的温度场进行了电磁耦合模拟计算.该论文完成了如下工作:建立了在电磁场与重力场共同作用下,以一定的速度V<,0>向下抽拉的合金传热、传质与动量传输的统一数学模型与数值计算式.推导了在有抽拉速度时的传热稳定数值计算的时间步长公式,并推导了在铸件与水冷铜型部分接触情况下的复合传热系数和考虑视角因子近似影响时的给料锭与定向凝固锭熔化驼峰之间辐射传热的计算方法.基于数值计算方法,编制了双锭水冷铜结晶器定向凝固传输过程的数值模拟程序.通过增加铜的电阻系数的方法实现了用二维模型等效三维水冷铜定向结晶器纵向开缝区的数值模拟,并确定了合适的等效电阻系数.改写了ANSYS电磁场有限元数据到有限差数据格式的转换程序,成功实现了FEM→FDM数据转换.计算了在3匝感应线圈,50kHz,1700kAt时,相对线圈不同位置处铸锭的温度场分布,得出了最佳位置并计算了在最佳位置处的升温过程.讨论了V0及加载频率对温度场的影响.另外计算了4匝感应线圈,1 700kAt,不同频率条件下的温度场分布.计算结果表明在3匝线圈,50kHz,1700kAt时,当x(调节铸锭与线圈相对位置的变量)的值取12mm时,温度场分布合理.频率越小温度越高,频率越大温度越低.可以通过调整线圈和铸锭的相对位置使温度场的分布重新合理化.在相同条件下,4匝线圈内上、下锭中感应加热温度低于3匝线圈内加热温度,这主要是因为铸件中的感应电流减小,但由于4匝线圈时的磁感应强度沿z方向增强,其约束会更好,从而铸件的成型质量也会较好,通过增加电流和调整线圈位置可以实现4匝线圈时的合理温度场分布.通过绘制磁感应强度分布图,显示出明显的集肤效应.